第2章 指令系统

第一章、概论

1、在计算机系统的层次结构中，从低层到高层，各层相对顺序正确的是（ ）。

A．汇编语言机器级——操作系统机器级——高级语言机器级

B．微程序机器级——传统机器语言机器级——汇编语言机器级

C．传统机器语言机器级——高级语言机器级——汇编语言机器级

D．汇编语言机器级——应用语言机器级——高级语言机器级

2、直接执行微指令的是（ ）。

A．汇编程序 B．编译程序 C．硬件 D．微指令程序

3、在计算机的系统结构设计中，提高硬件功能实现的比例会（ ）。

A．提高硬件利用率 B．提高系统的运行速度

C．减少需要的存储器量 D．提高系统的性能价格比

4、在计算机的系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会（ ）。

A．提高解题速度 B．减少需要的存储器量

C．提高系统的灵活性 D．提高系统的性能价格比

5、在CISC中，各种指令的使用频度相差悬殊，大致有以下的结果。大约有 （比例）的指令使用频度较高，占据了 （比例）的处理机时间。

名词解释：CPI、 Amdahl定律、局部性原理、透明性

1、 计算机系统的Flynn分类法是按什么来分类的，共分为哪几类，简要说明各类的特征。

2、如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第一级的一条指令需K ns时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需用多少时间。

4、用一台40MHZ处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下：

求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。

5、假设高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，那么采用Cache后能使整个存储系统获得多高的加速币？

单片机实用教程

第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统

本章主要内容1、单片机的内部结构与引脚功能

2、单片机存储器空间配臵与功能

3、汇编语言指令格式与内部RAM的操作

指令

4、单片机I/O输入输出端口结构及工作原理

5、单片机基本应用系统单片机实用教程第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统

一、AT89S51单片机内部结构

（1）一个8位的CPU；（2）一个片内振荡器及时钟电路；（3）4KB的Flash ROM；（4）128B的内部RAM（5）可扩展64KB外部ROM和外部RAM的控制电路；（6）两个十六位的定时/计数器；（7）26个特殊功能寄存器（双数据指针）；（8）4个8位的并行口；（9）一个全双工的串行口；（10）5个中断源，两个外部中断，三个内部中断；（11）内部硬件看门狗电路；（12）一个SPI串行接口，用于芯片的在系统编程（ISP）。单片机实用教程第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统

1、电源

VCC（P40）——芯片电源，接

+5V

。

VSS（P20

）

——接电源地。二、AT89S51单片机引脚功能单片机实用教程第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统

2、时钟

XTAL1（P19）——晶体振荡电路的反相器

输入端

XTAL2（P18）——晶体振荡电路的反相器

输出端。

使用内部振荡电路时，该引脚外接石英晶

体和补偿电容。使用外部振荡输入时从

XTAL2输入，此时XTAL1需接地。单片机实用教程第2章AT89S51单片机原理与基本应用系统

3、控制

控制引脚有4个，先学习其中的两个。

（1）RST/VPD——复位/备用电源

RST复位功能是单片机正常工作必不可少

的，因为复位可以使单片机从程序的开头运行，

使单片机按照人们设计的程序运行，在单片机

系统上电开始工作，或单片机系统由于外界干

扰偏离正常运行，都需要复位。AT89S51单片

机是高电平复位，只要在该引脚上一段时间

（两个机器周期以上）的高电平，单片机就复

1 第2章习题参考答案

一、选择题

1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。

A．控制器 B．输入/输出设备 C．运算器 D．内存储器

2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。

A．程序设计语言 B．操作系统

C．诊断程序 D．数据库管理系统

3．I/O接口位于（ C ）。

A．主机和I/O设备之间 B．主机和总线之间

C．总线和I/O设备之间 D．CPU和内存储器之间

4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。

A．位 B．字节 C．字 D．字长

5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。

A．位 B．字节 C．字 D．字长

6．微型计算机中的Cache是（ B ）。

A．只读存储器 B．高速缓冲存储器

C．可编程只读存储器 D．可擦除可再编程只读存储器

7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。

A．内存与辅助内存之间速度不匹配 B．CPU与辅助内存之间速度不匹配

C．CPU与内存储器之间速度不匹配 D．主机与外设之间速度不匹配

8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。

A．产品型号 B．总线标准 C．微型计算机系统名称 D．微处理器型号

二、填空题

1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。

2.1 解释下列术语：

堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。

累加型机器——CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。

通用寄存器型机器——CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。

CISC——复杂指令集计算机。

RISC——精简指令集计算机。

寻址方式：一种指令集结构如何确定所要访问的数据的地址。

数据表示： 指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。

2.4 指令集应满足那几个基本要求？（书P32-33）

答： 对指令集的基本要求是：完整性、规整性、高效率和兼容性。

完整性： 指在一个有限可用的存储空间内，对于任何可解的问题，编制计算程序时，指令

集所提供的指令够用。完整性要求指令集功能齐全、使用方便。

规整性：主要包括对称性和均匀性。对称性是指所有与指令集有关的存储单元的使用、操作

码的设置等都是对称的。均匀性是指对于各种不同的操作数类型、字长、操作种类和数据存

储单元，指令的设置都要同等对待。

高效率：指令的执行速度快、使用频率高。在RISC机体系结构中，大多数指令都能在一个

节拍内完成，而且只设置使用频率高的指令。

兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而，指令系统是兼

容的，即各机种上基本软件可以通用。

2.5 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？

答：1） 指令集功能设计： 主要有RISC和CISC两种技术发展方向；

2） 寻址方式的设计： 设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计，查看各

种寻址方式的使用频度，根据使用频度设置相应必要的寻址方式；

3） 操作数表示和操作数类型：主要的操作数类型和操作数表示的选择有 浮点数

据类型（可以采用IEEE754标准）、整形数据类型（8位、16位、32位的表示方法）、字符

类型（8位）、十进制数据类型（压缩十进制和非压缩十进制数据表示）等等；

4） 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码与操作码中，也可将寻址方式作为一个